臺達(dá)電子

摘要：自從大約三年前有大屏幕行業(yè)廠家推出網(wǎng)絡(luò)化分布式圖像拼接控制系統(tǒng)以來，近兩年大屏幕市場上出現(xiàn)了很多類似的分布式圖像控制器，本文主要介紹了臺達(dá)DVCS分布式圖像控制系統(tǒng)與其他控制器的不同技術(shù)特點及對比。

所謂網(wǎng)絡(luò)化分布式圖像控制系統(tǒng)，是以IP網(wǎng)絡(luò)作為信號傳輸?shù)耐ǖ?，采用實時影像處理技術(shù)，把各種視頻信號源（包括RGB信號，視頻信號，高清視頻，音頻信號等）進(jìn)行壓縮編碼，把數(shù)據(jù)打包成能夠在以太網(wǎng)上傳輸?shù)腎P碼流，顯示端接收各種信號碼流并實時解碼還原成圖像進(jìn)行顯示。

分布式圖像控制器系統(tǒng)可應(yīng)用于各行業(yè)領(lǐng)域的DLP、LCD拼接顯示系統(tǒng)中，實現(xiàn)海量高性能的信號接入處理和大規(guī)模的信號顯示，包括鐵道指揮調(diào)度、公安、安防、煤炭、石化、電力、通訊、交通等行業(yè)。

一、網(wǎng)絡(luò)化分布式圖像控制系統(tǒng)的組成

網(wǎng)絡(luò)化分布式圖像控制器系統(tǒng)通常由以下部分組成：

（1）信號輸入模塊：能夠?qū)⒏鞣N不同的視頻信號源（包括RGB信號，視頻信號，高清信號，音頻信號等）實時編碼成能夠在以太網(wǎng)上傳輸?shù)腎P碼流；

（2）顯示輸出模塊：能夠接收各種不同的信號源IP流，并實時解碼顯示；

（3）以太網(wǎng)交換機(jī)：根據(jù)IP地址把信號的IP碼流轉(zhuǎn)發(fā)給顯示處理器；

（4）控制管理軟件：用戶通過控制管理軟件能夠?qū)Ω鱾€處理器進(jìn)行控制和設(shè)置，對各種信號進(jìn)行實時開窗顯示。

二、網(wǎng)絡(luò)化分布式圖像控制系統(tǒng)的功能要求

作為DLP、LCD大屏拼接顯示系統(tǒng)中信號處理顯示的核心設(shè)備，分布式圖像控制器系統(tǒng)至少需要具備以下信號的接入及處理顯示功能，才能滿足在多種行業(yè)中應(yīng)用：

·計算機(jī)RGB/DVI信號：通常需要接入并處理顯示幾路至幾十路RGB/DVI信號，分辨率應(yīng)支持主流的1，024×768-1，920×1，200。

·模擬視頻信號：通常需要接入并處理顯示幾十路甚至上百路模擬視頻信號，例如來自CCTV監(jiān)控視頻矩陣的信號、其他攝像機(jī)信號等。

·高清視頻信號：通常需要接入并處理顯示幾路至幾十路高清視頻信號，例如來自視頻會議系統(tǒng)、DVD、高清攝像機(jī)信號等，應(yīng)支持主流1080i、1080p高清。

·IP數(shù)字視頻信號：在越來越多的行業(yè)應(yīng)用中，要求大屏幕系統(tǒng)可以直接接入并處理顯示來自網(wǎng)絡(luò)的IP攝像頭信號，不需要借助第三方視頻解碼設(shè)備。應(yīng)支持主流的H.264、MJPEG、MPEG-2/4等編碼格式，支持CIF、4CIF（D1）、720p、1080p等分辨率解碼顯示。

·超高分辨率圖像信號：在某些特殊行業(yè)應(yīng)用中，要求大屏幕系統(tǒng)可以接入并處理顯示超高分辨率的動態(tài)圖像，例如地理信息GIS、衛(wèi)星定位GPS、電力監(jiān)控SCADA、行車調(diào)度信號SIG等，應(yīng)滿足至少M行×N列拼接的整屏分辨率像素大小的超高分圖像全面顯示。

·音頻信號：在一些指揮控制室的應(yīng)用中，要求大屏幕系統(tǒng)可以接入并處理視頻、音頻信號的同步播放，更好地滿足指揮調(diào)度、應(yīng)急指揮的需要。

上述信號基本就是目前大屏幕顯示行業(yè)應(yīng)用中涉及的主要信號源，只有能夠滿足上述信號接入顯示的控制器，才能算是合格的、滿足應(yīng)用需要的分布式圖像控制器，一些只能接入顯示最簡單的RGB、視頻信號的控制器，使用范圍很有限，嚴(yán)格意義上來說并不能算是真正的分布式圖像控制器系統(tǒng)。

三、網(wǎng)絡(luò)化分布式圖像控制系統(tǒng)的性能要求

一套真正的網(wǎng)絡(luò)化分布式圖像控制器系統(tǒng)，應(yīng)該具備以下性能：

·網(wǎng)絡(luò)分布式架構(gòu)：網(wǎng)絡(luò)化分布式圖像處理的真正意義在于端到端的獨立通道，無論是前端的信號輸入模塊，還是后端的顯示輸出模塊，都應(yīng)該是相互獨立的設(shè)備，每一個信號輸入設(shè)備只對應(yīng)1個信號源，每一個顯示輸出設(shè)備只對應(yīng)1個顯示單元，這樣才能保證每一路信號的實時處理和顯示。

·網(wǎng)絡(luò)化影像傳輸：所有的視頻信號源，包括RGB信號，視頻信號，高清視頻信號，音頻信號等，均被編碼為統(tǒng)一的碼流格式，在以太網(wǎng)上傳輸，所有影像碼流通過以太網(wǎng)交換機(jī)實現(xiàn)與顯示輸出模塊靈活連接。

·采用高性能圖像處理：采用高性能DSP和FPGA作為圖像處理平臺，實現(xiàn)實時影像處理和顯示。采用嵌入式計算平臺，具有高性能、高可靠度、低功耗等優(yōu)點，真正適合監(jiān)控大屏幕系統(tǒng)對安全性和可靠性的高要求。

·采用自主編碼算法：采用專為拼接顯示系統(tǒng)設(shè)計的自主專用編碼格式，實現(xiàn)對各種視頻信號的全兼容和超低延遲影像顯示，實現(xiàn)精確的同步拼接顯示。

·所有信號實時顯示：所有信號窗口可任意大小、任意位置、任意疊加，單屏內(nèi)能夠同時處理顯示多路實時視頻/RGB信號，能同時顯示的信號越多，表明該產(chǎn)品的性能越強(qiáng)大。

·高性能與高可靠度：某個輸入/輸出設(shè)備出現(xiàn)故障并不影響其他設(shè)備信號顯示及控制系統(tǒng)的正常運行，所有輸入/輸出設(shè)備均支持現(xiàn)場快速更換，系統(tǒng)可自動識別新的處理器設(shè)備并投入運行，使故障維護(hù)時間縮到最短。

·管理軟件功能完備：支持多種信號源管理，支持多路信號實時預(yù)覽和大屏幕上所有視窗實時回顯，支持信號源組播，實現(xiàn)在多個拼接墻上同步實時播放，支持多級權(quán)限管理，支持多用戶操作控制等。

各廠家的分布式控制器系統(tǒng)由于采用的技術(shù)不同、碼流格式不同，在信號接入、處理顯示能力等性能方面存在較大差異。有些廠商用JPEG或H.264編解碼器制作的控制器，從本質(zhì)上來講不是真正的分布式圖像控制器系統(tǒng)，而只是一種網(wǎng)絡(luò)化信號傳輸顯示產(chǎn)品。

四、臺達(dá)DVCS分布式圖像控制系統(tǒng)與其他分布式控制器技術(shù)對比

項目 臺達(dá)DVCS分布式圖像控制系統(tǒng) 其他廠家分布式控制器

系統(tǒng)

架構(gòu) 基于以太網(wǎng)，由信號輸入處理器、顯示輸出處理器、控制管理服務(wù)器和交換機(jī)組成，通過網(wǎng)絡(luò)線纜連接。

DVCS系統(tǒng)中所有輸入、輸出處理器具有通用性，系統(tǒng)擴(kuò)展時不需更換任何設(shè)備，只需增加數(shù)量即可。 基于以太網(wǎng)，由信號輸入服務(wù)器或采集盒、顯示服務(wù)器或多屏控制器、管理服務(wù)器和交換機(jī)組成，通過網(wǎng)絡(luò)線纜連接。

系統(tǒng)中各種服務(wù)器分為多種不同規(guī)格，對應(yīng)于不同規(guī)模的拼接墻，系統(tǒng)擴(kuò)展時需要更換服務(wù)器設(shè)備。

信號輸

入模塊 信號輸入處理器：采用1U嵌入式系統(tǒng)。

特點：嵌入式處理器的特點是性能穩(wěn)定、處理速度快、故障率低、功耗低；無常見PC故障。

高效壓縮，信號實時處理。

在用戶信號源處就近安裝；擴(kuò)展靈活。 信號輸入服務(wù)器：采用工控機(jī)架構(gòu)，通過插入RGB采集卡、視頻采集卡輸入信號，采集能力有限。

缺點：采用工控機(jī)架構(gòu)，本質(zhì)上是集中式處理，容易出現(xiàn)常見PC故障；所有信號通過PCI總線處理，當(dāng)輸入信號分辨率較大或數(shù)量多時，幀速率下降。

體積較大只能安裝在機(jī)柜中，需要較長的RGB/DVI線纜連接。

信號輸

出模塊 顯示輸出處理器：采用1U嵌入式系統(tǒng)。

可內(nèi)置于單元，DVI線纜最短連接，信號質(zhì)量最佳。

特點：嵌入式處理器的特點是性能穩(wěn)定、處理速度快、故障率低、功耗低。 顯示服務(wù)器或多屏控制器：采用工控機(jī)架構(gòu)，通過多屏顯卡輸出。

缺點：采用工控機(jī)架構(gòu)，本質(zhì)上是集中式處理，容易出現(xiàn)常見PC故障；所有信號通過PCI總線處理，當(dāng)信號分辨率高或通道多時，幀速率下降。

體積較大只能安裝在機(jī)柜中或底座中，需要較長的RGB/DVI線纜連接，影響信號質(zhì)量。

超高分

圖像

信號 可實現(xiàn)超高分辨率圖像上屏顯示，支持1，0240×7，680分辨率。 特點：高效壓縮，信號實時處理顯示；支持Windows、Unix多種應(yīng)用平臺超高分辨率圖像信號處理顯示。 大部分廠家不具備；

有的采用軟件抓屏方式；缺點：須在用戶計算機(jī)上安裝客戶端軟件，耗費計算機(jī)CPU資源，影響計算機(jī)系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性；支持顯示的圖像分辨率有限。

IP視頻

信號 可支持H.264、MPEG-2/4等壓縮標(biāo)準(zhǔn)的IP視頻直接接入和處理顯示，兼容主流廠商IP攝像機(jī)；可提供720p、1080p、D1高清畫質(zhì)；IP視頻窗口可任意大小、位置、疊加顯示。 大部分廠家不具備。

有的廠家采用CCTV監(jiān)控行業(yè)流媒體軟件解碼，不具有自主編解碼；缺點：IP視頻只能在單屏內(nèi)以1、4、9或16畫面顯示，不能與RGB、視頻疊加。不支持1080p高清。

音頻

信號 可直接編解碼音頻信號，接入DVCS分布式控制系統(tǒng)，不用單獨布設(shè)音頻線纜。 不具備。

信號

共享

顯示 DVCS控制系統(tǒng)內(nèi)信號可以遠(yuǎn)距離傳輸，實現(xiàn)多處異地顯示屏的信號互通共享顯示；多個DVCS系統(tǒng)之間通過網(wǎng)絡(luò)連接，可以實現(xiàn)多個系統(tǒng)間信號的遠(yuǎn)程異地互通共享顯示。 不具備。

控制管

理軟件 只在一臺DVCS控制服務(wù)器中安裝軟件，故障可能性低；

同一控制界面統(tǒng)一操作，簡捷直觀。 每臺信號輸入服務(wù)器和顯示服務(wù)器或多屏控制器均需安裝軟件，故障可能性高。

需要多種軟件配合工作，操作復(fù)雜度高。

冗余及

擴(kuò)展 信號輸入/輸出處理器采用嵌入式系統(tǒng)，可即插即用。

增加新的信號源或顯示輸出時只需添加相應(yīng)輸入/輸出處理器，不需更換任何已有設(shè)備，不需改動軟件，擴(kuò)展成本低。 信號輸入服務(wù)器和顯示服務(wù)器或多屏控制器不支持即插即用。

系統(tǒng)擴(kuò)展需更換設(shè)備，需改動軟件；擴(kuò)展成本相對較高。